Новые сенсоры упрощают обнаружение эстрогенных соединений
Исследователи создали новые сенсоры, которые флуоресцируют в присутствии соединений, взаимодействующих с рецепторами эстрогена в человеческих клетках. Сенсоры обнаруживают природные или искусственные вещества, изменяющие эстрогенную сигнализацию в организме.
Исследование опубликовано в журнале Biotechnology and Bioengineering.
Эстроген естественным образом присутствует в организме (в форме 17-бета-эстрадиола). Известно, что различные растения (например, соя), фармацевтические препараты, микробные побочные продукты и промышленные химикаты (например, бисфенол А в пластике) также могут активировать или блокировать активацию рецепторов эстрогена в человеческих клетках.
«В нашей среде так много эстрогенных соединений, и некоторые из них могут быть опасны для здоровья», — сказал профессор химической и биомолекулярной инженерии Университета Иллинойса Хуймин Чжао, руководивший исследованием.
Эстрогенные соединения вызывают беспокойство, потому что они взаимодействуют с рецептором эстрогена, который играет важную роль во многих биологических процессах: репродукции, росте костей, дифференцировке клеток и метаболизме. Этот рецептор также вовлечен в развитие большинства раков молочной железы, и соединения, активирующие его, потенциально могут стимулировать рост раковых клеток.
Принцип работы сенсоров
Исследователи использовали часть самого рецептора эстрогена. Они взяли область рецептора, связывающую эстрогенные соединения (лиганд-связывающий домен), и добавили к ней две половинки флуоресцентного белка, который светится только при их воссоединении. Лиганд-связывающий домен меняет свою конформацию при связывании с эстрогенным соединением. Исследователи предположили, что это изменение сблизит две части флуоресцентного белка, что приведет к сигналу.
Результаты испытаний
В серии испытаний два сенсора надежно сигнализировали о присутствии эстрогенных соединений:
- «Сенсор 2» различал соединения, активирующие и блокирующие рецепторы эстрогена: он светился ярче в присутствии первых и тускнел при связывании со вторыми.
- «Сенсор 6» флуоресцировал в присутствии обоих типов соединений, что делает его надежным индикатором химикатов, связывающихся с рецептором.
При инкубации в человеческих клетках сенсоры реагировали на эстрогенные соединения в течение нескольких часов, а сила флуоресцентного сигнала постепенно нарастала до 24 часов.
«Чувствительность также довольно высока. Конечно, она зависит от тестируемого соединения, но для истинно эстрогенного соединения мы можем обнаруживать его на наномолярном уровне — очень низком», — отметил Чжао.
Это первые подобные сенсоры, работающие в человеческих клетках без дорогостоящих дополнительных химических этапов.
Новые сенсоры помогут исследователям и клиницистам быстро и эффективно определять, взаимодействует ли пищевой продукт, лекарство или химическое вещество с рецепторами эстрогена в человеческих клетках.